2024高中物理第十七章波粒二象性课时作业七含解析新人教版选修3-5

PAGEPAGE3课时作业(七)eq\a\vs4\al([全员参加·基础练])1．(2014·涟水中学月考)假如下列四种粒子具有相同的速率，则德布罗意波长最大的是()A．电子B．中子C．质子D．α粒子【解析】依据λ＝eq\f(h,p)，p＝mv，可知质量越小的粒子德布罗意波长越大，A项正确．【答案】A2．(2014·涟水中学月考)1927年戴维孙和G·P·汤姆孙完成了电子束衍射试验，该试验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理试验之一．如图17­3­3所示的是该试验装置的简化图．下列说法不正确的是()图17­3­3A．亮条纹是电子到达概率大的地方B．该试验说明物质波理论是正确的C．该试验再次说明光子具有波动性D．该试验说明实物粒子具有波动性【解析】电子是实物粒子，观测到电子的衍射现象，说明实物粒子具有波动性．出现亮条纹的位置是电子到达概率大的地方，同时也说明物质波理论是正确的，故应选C.【答案】C3．(多选)灯丝放射的电子束经过电场加速后从阳极上的狭缝穿出，通过两条平行狭缝后，在荧光屏上形成明显的双缝干涉图样．已知一个电子从狭缝穿出时动量为p，普朗克常量为h，则()A．经过电场加速后，电子的德布罗意波长为eq\f(p,h)B．经过电场加速后，电子的德布罗意波长为eq\f(h,p)C．荧光屏上暗条纹的位置是电子不能到达的位置D．荧光屏上亮条纹的位置是电子到达概率大的位置【解析】经电场加速后，电子的德布罗意波长λ＝eq\f(h,p)，B正确，A错误；因电子显示波动性，屏上亮条纹处是电子到达概率大的位置，暗条纹处是电子到达概率小的位置，并不是不能到达的位置，C错误，D正确．【答案】BD4．下列物理试验中，能说明粒子具有波动性的是()A．通过探讨金属的遏止电压与入射光频率的关系，证明白爱因斯坦方程的正确性B．通过测试多种物质对X射线的散射，发觉散射射线中有波长变大的成分C．利用电子通过晶体获得电子衍射图样D．流淌的空气形成的风发出声音说明空气分子的波动性【解析】干涉和衍射是波特有的现象．由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线有波长变大的成分，并不能证明物质波理论的正确性，即选项A、B并不能说明粒子的波动性，而电子的衍射证明白电子具有波动性；而风发出声音是机械波，不能说明空气分子的波动性，故选项C正确．【答案】C5．(多选)关于光的波粒二象性，下列说法正确的是()A．光的频率越高，光的能量越大，粒子性越明显B．光的波长越长，光的能量越小，波动性越明显C．频率高的光只具有粒子性，不具有波动性D．无线电波只具有波动性，不具有粒子性【解析】光的频率越高，由ε＝hν知光子的能量越大，光的波长越短，粒子性越明显，A对；光的波长越长，则频率越小，由ε＝hν知光子的能量越小，则光的波动性越明显，B对；频率高的光粒子性明显，但也具有波动性，C错；无线电波是电磁波，既具有波动性也具有粒子性，D错．【答案】AB6．(多选)用很弱的光做双缝干涉试验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不行能同时有两个光子，比较不同曝光时间摄得的照片，发觉曝光时间不长的状况下，照片上是一些散乱的无规则分布的亮点，若曝光时间较长，照片上亮点分布区域呈现不匀称迹象；若曝光时间足够长，照片上获得清楚的双缝干涉条纹，这个试验说明白()A．光具有粒子性B．光具有波动性C．光既有粒子性，又具有波动性D．光的波动性不是光子之间的相互作用引起的【解析】少量光子通过双缝后照片上呈现不规则分布亮点显示了光的粒子性，大量光子通过双缝后照片上获得了双缝干涉条纹，说明光具有波动性；光子先后依次通过双缝，说明光的波动性不是光子之间的相互作用引起的．故C、D正确．【答案】CD7．关于物质波，下列说法正确的是()A．速度相等的电子和质子，电子的波长长B．动能相等的电子和质子，电子的波长短C．动量相等的电子和中子，中子的波长短D．甲电子速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍【解析】由λ＝eq\f(h,p)可知，动量大的波长短，电子与质子的速度相等时，电子动量小，波长长，A正确；电子与质子动能相等时，由动量与动能的关系式p＝eq\r(2mEk)可知，电子的动量小，波长长，B错误；动量相等的电子和中子，其波长应相等，C错误；假如甲、乙两电子的速度远小于光速，甲的速度是乙的3倍，甲的动量也是乙的3倍，则甲的波长应是乙的eq\f(1,3)，D错误．【答案】A8．2002年诺贝尔物理学奖中的一项是嘉奖美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发觉了宇宙X射线源．X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以ε和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则()A．ε＝eq\f(hλ,c)，p＝0 B．ε＝eq\f(hλ,c)，p＝eq\f(hλ,c2)C．ε＝eq\f(hc,λ)，p＝0 D．ε＝eq\f(hc,λ)，p＝eq\f(h,λ)【解析】依据ε＝hν，λ＝eq\f(h,p)及c＝λν可得X射线每个光子的能量为ε＝eq\f(hc,λ)，每个光子的动量为p＝eq\f(h,λ)，故D正确．【答案】Deq\a\vs4\al([超越自我·提升练])9．(2014·常州检测)如图17­3­4，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该试验()图17­3­4A．只能证明光具有波动性B．只能证明光具有粒子性C．只能证明光能够发生衍射D．证明光具有波粒二象性【解析】弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射，证明白光具有波动性，验电器铝箔有张角，说明锌板发生了光电效应现象，则证明白光具有粒子性，所以该试验证明白光具有波粒二象性，D正确．【答案】D10．任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之对应，波长是λ＝eq\f(h,p)，式中p是运动物体的动量，h是普朗克常量，人们把这种波叫德布罗意波，现有一个德布罗意波长为λ1的物体1和一个德布罗意波长为λ2的物体2相向正碰后粘在一起，已知|p1|<|p2|，则粘在一起的物体的德布罗意波长为()A.eq\f(λ1＋λ2,2)B.eq\f(λ1－λ2,2)C.eq\f(λ1λ2,λ1＋λ2)D.eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)【解析】由动量守恒p2－p1＝(m1＋m2)v知，即eq\f(h,λ2)－eq\f(h,λ1)＝eq\f(h,λ)，所以λ＝eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)，故D正确．【答案】D11．光子的动量p与能量ε的关系为p＝eq\f(ε,c)，静止的原子核放出一个波长为λ的光子，已知普朗克常量为h，光在真空中传播的速度为c，求：(1)质量为M的反冲核的速度为多少？(2)反冲核运动时物质波的波长是多少？【解析】(1)由λ＝eq\f(h,p)得p＝eq\f(h,λ)，由光子与原子核组成的系统动量守恒，得0＝p－Mv′，故v′＝eq\f(p,M)＝eq\f(h,λM).(2)由德布罗意波波长公式λ′＝eq\f(h,p′)知，反冲核运动时物质波波长λ′＝eq\f(h,p′)＝eq\f(h,p)＝λ.【答案】(1)eq\f(h,λM)(2)λ图17­3­512．(2014·徐州高二检测)如图17­3­5所示为证明电子波存在的试验装置，从F上出来的热电子可认为初速度为零，所加的加速电压U＝104V，电子质量为m＝0.91×10－30kg，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.电子被